JP2814177B2 - DNA fragment containing alkaline pullulanase gene, vector incorporating the DNA fragment, and microorganism having the vector - Google Patents

DNA fragment containing alkaline pullulanase gene, vector incorporating the DNA fragment, and microorganism having the vector

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JP2814177B2
JP2814177B2 JP3694993A JP3694993A JP2814177B2 JP 2814177 B2 JP2814177 B2 JP 2814177B2 JP 3694993 A JP3694993 A JP 3694993A JP 3694993 A JP3694993 A JP 3694993A JP 2814177 B2 JP2814177 B2 JP 2814177B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、好アルカリ性バチルス
属細菌に由来するアルカリプルラナーゼ遺伝子を含有す
るDNA断片、並びに当該DNA断片を組み込んだベク
ター、更には当該ベクターによって形質転換された形質
転換体微生物に関する。
The present invention relates to a DNA fragment containing an alkaline pullulanase gene derived from an alkalophilic Bacillus bacterium, a vector incorporating the DNA fragment, and a transformant microorganism transformed with the vector. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】プルラナーゼは、プルラン分子中に存在
するα−1,6グルコシド結合のみを切断し、最終的に
マルトトリオースを生成する酵素で、BenderとW
allenfels〔Biochem.Z.,334,
79(1961)〕により、アエロバクター アエロゲ
ネス(Aerobacter aerogenes)か
ら初めて発見された。その後、バチルス エスピー(
acillus sp.)〔J.Jpn.Soc.St
arch Sci.,30,200(1983)〕、バ
チルス アシドプルリティカス(Bacillus
cidopullulyticus)Agric.B
iol.Chem.,52,2293(1984)〕、
バチルス ステアロサーモフィラス(Bacillus
stearothermophilus)〔Eur.
J.Appl.Microbiol.Biotechn
ol.,17,24(1983)〕、ストレプトコッカ
スミティス(Streptococcus miti
)〔Biochem. J.,108,33(196
8)〕、ラクトバチルス(Lactobacillu
)〔澱粉科学,28,72(1981)〕、クロスト
リジウム サーモヒドロスルフリカム(Clostri
dium thermohydrosulfuricu
)〔Appl.Environ.Microb.,4
9,5(1985);Biochem.J.,246,
193(1987)〕、サーマス エスピー(Ther
mus sp.)〔J.Jpn.Soc.Starch
Sci.,34,1(1987)〕、クロストリジウ
ム サーモスルフロゲネス(Clostridium
thermosulfurogenes)〔Appl.
Microb.Biotechnol.,33,511
(1990)〕等の微生物がプルラナーゼを生産するこ
とが報告されている。
2. Description of the Related Art Pullulanase is present in a pullulan molecule.
Cleaving only the α-1,6 glucosidic bond
An enzyme that produces maltotriose, Bender and W
allenfelds [Biochem. Z., 334,
79 (1961)], Aerobacteria Aeroge
Nes (Aerobacter aerogenes) Or
Were discovered for the first time. Then, Bacillus sp.B
acillus sp. ) [J. Jpn. Soc. St
arch Sci., 30, 200 (1983)]
Chilus acid pruticalus(Bacillus a
Cidopullyticus)[Agric. B
iol. Chem., 52, 2293 (1984)],
Bacillus stearothermophilus (Bacillus
 stearothermophilus) [Eur.
J. Appl. Microbiol. Biotechn
ol., 17, 24 (1983)], Streptococcus
Smithis (Streptococcus miti
s) [Biochem. J., 108, 33 (196
8)], Lactobacillus (Lactobacillu
s) [Starch Science, 28, 72 (1981)], Crost
Rhidium thermohydrosulfuricam (Clostri
dium thermohydrosulfuricu
m) [Appl. Environ. Microb., 4
9, 5 (1985);Biochem. J., 246,
193 (1987)], Thermus SP (Ther
mus sp. ) [J. Jpn. Soc. Starch
Sci., 34, 1 (1987)]
Mu Thermosulfurogenes (Clostridium
thermosulfurogenes) [Appl.
Microb. Biotechnol., 33, 511
(1990)] can produce pullulanase.
It has been reported.

【0003】プルラナーゼはプルランのみならず、澱
粉、グリコーゲン、アミロペクチンやこれらの部分分解
により生じた分岐オリゴ糖中のα−1,6グルコシド結
合に対しても水解活性を有することが知られており、
「枝切り酵素」と呼ばれている。本酵素は、エンド型ア
ミラーゼ及びエキソ型アミラーゼと併用することによ
り、澱粉からグルコースやマルトース、マルトトリオー
ス、マルトテトラオース、マルトペンタオース、マルト
ヘキサオースなどのマルトオリゴ糖を高収率で生産する
ことも見出されており、澱粉製造工業で近年注目されて
いる。
[0003] Pullulanase is known to have hydrolytic activity not only on pullulan but also on α-1,6 glucosidic bonds in starch, glycogen, amylopectin and branched oligosaccharides produced by partial degradation thereof.
It is called "branching enzyme". This enzyme can produce high yields of maltooligosaccharides such as glucose, maltose, maltotriose, maltotetraose, maltopentaose, and maltohexaose from starch in combination with endo- and exo-amylases. Have also been found and have recently been noted in the starch manufacturing industry.

【0004】一方、本発明者は、上述のプルラナーゼの
性質を利用し、プルラナーゼをα−アミラーゼと共に食
器洗浄剤及び衣料用洗浄剤に配合することにより、主に
澱粉汚れに対して洗浄力が飛躍的に向上することを見出
し先に特許出願した(特開平2−132193号公
報)。
On the other hand, the inventor of the present invention made use of the above-mentioned properties of pullulanase and blended pullulanase with α-amylase in dishwashing detergents and clothing detergents, thereby greatly improving the detergency against starch stains. A patent application was filed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-132193) at the headline.

【0005】しかしながら、自然界において従来見出さ
れているプルラナーゼのほとんどが、中性ないし酸性領
域において最大かつ安定な酵素活性を示す、いわゆる中
性若しくは酸性プルラナーゼに分類されるものであり、
食器用洗浄剤及び衣料用洗浄剤組成物としての必要条件
である、アルカリ領域で最大活性を示すか、又はアルカ
リ耐性を有するプルラナーゼ、いわゆるアルカリプルラ
ナーゼ或いはアルカリ耐性プルラナーゼの存在は、極め
て少ない。なお、ここでアルカリプルラナーゼとは、至
適pHがアルカリ領域に有するものをいい、アルカリ耐性
プルラナーゼとは、至適pHは中性から酸性領域に有する
が、アルカリ領域においても至適pHにおける活性に比較
して充分な活性を有し、かつ安定性を保持するものをい
う。また、中性とはpH6〜8の範囲をいい、アルカリ性
とはそれ以上のpH範囲をいう。
[0005] However, most of the pullulanases conventionally found in nature are classified as so-called neutral or acid pullulanases, which exhibit the maximum and stable enzyme activity in a neutral or acidic region.
The presence of pullulanases that exhibit maximum activity in the alkaline region or have alkali resistance, so-called alkali pullulanases or alkali-resistant pullulanases, which is a prerequisite for dishwashing and clothing cleaning compositions, is extremely low. Here, the alkaline pullulanase refers to those having an optimum pH in the alkaline region, and the alkali-resistant pullulanase has the optimum pH in the neutral to acidic region. A substance having a sufficient activity and maintaining stability. Neutral refers to a pH range of 6 to 8, and alkaline refers to a higher pH range.

【0006】従来知られているアルカリプルラナーゼ及
びアルカリ耐性プルラナーゼの生産方法としては、好ア
ルカリ性バチルス属細菌の培養によってアルカリプルラ
ナーゼを生産する方法が堀越ら(Bacillus
p.202−1)〔特公昭53−27786号公報〕及
び本発明者ら(Bacillus sp.KSM−18
76)〔特開平3−87176号公報〕により報告され
ているのみである。
[0006] As a method of producing conventionally known alkaline pullulanase and alkali resistant pullulanase, a method for producing alkali pullulanase by culturing an alkalophilic Bacillus bacteria Horikoshi et al (Bacillus s
p. 202-1) [Japanese Patent Publication No. 53-27786] and the present inventors ( Bacillus sp. KSM-18).
76) Only reported in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-87176.

【0007】[0007]

【発明が開発しようとする課題】好アルカリ性バチルス
属細菌が生産するアルカリプルラナーゼの遺伝子は未だ
取得されておらず、大量に生産させるべき遺伝子工学的
手段を講じることや、蛋白質工学的手法による当該酵素
の改良を行うことが困難であった。
The gene for alkaline pullulanase produced by an alkalophilic Bacillus bacterium has not yet been obtained, and it is necessary to take genetic engineering means to produce it in large quantities, and to use the enzyme by a protein engineering technique. Was difficult to improve.

【0008】[0008]

【問題点を解決するための手段】力価向上のためには、
培養条件の検討、突然変移による育種が生産性の向上の
手段として通常よく行われている。一方、近年目覚まし
い発展を遂げている遺伝子組換えによる育種方法は、当
該遺伝子を直接加工処理できる可能性を有する新しい方
法として、注目されている。本手法による育種にあたっ
ては、まずアルカリプルラナーゼ遺伝子を単離すること
が必須である。本発明者は、本手法による育種をめざ
し、まず染色体からアルカリプルラナーゼ遺伝子を含む
DNA断片を得べく、遺伝子組換えの手法を用いてアル
カリプルラナーゼを生産する組換えエシェリヒア(Es
cherichia)属菌株を調製し、該菌株からアル
カリプルラナーゼ遺伝子を含むDNA断片を単離した。
このDNA断片をこれまでにバチルス属細菌から単離さ
れた他のプルラナーゼ遺伝子と比較した結果、独自の制
限酵素地図を有する新規なDNA断片であることを見出
し、本発明を完成した。
[Means to solve the problem] To improve the titer,
Examination of cultivation conditions and breeding by sudden shift are commonly performed as means for improving productivity. On the other hand, a breeding method by genetic recombination, which has been remarkably developed in recent years, is attracting attention as a new method having a possibility of directly processing the gene. In breeding by this method, it is essential to first isolate the alkaline pullulanase gene. The present inventors aim at breeding by this method, and first, to obtain a DNA fragment containing an alkaline pullulanase gene from a chromosome, a recombinant Escherichia ( Es
A strain of the genus cherichia ) was prepared, and a DNA fragment containing the alkaline pullulanase gene was isolated from the strain.
As a result of comparing this DNA fragment with other pullulanase genes isolated from Bacillus bacteria, it was found that the DNA fragment was a novel DNA fragment having a unique restriction enzyme map, and the present invention was completed.

【0009】即ち、本発明はバチルス エスピー(Ba
cillus sp.)KSM−AP1378(FER
M BP−3048)から単離されたアルカリプルラナ
ーゼコード領域を含み、図2に示す制限酵素地図を有す
る、約6.3Kbの塩基対からなるDNA断片、このD
NA断片を含有したベクター及び当該ベクターを有する
組換え微生物を提供するものである。
[0009] That is, the present invention is Bacillus sp. (Ba
Cillus sp. ) KSM-AP1378 (FER
MBP-3048), a DNA fragment comprising an alkaline pullulanase coding region and having a restriction map shown in FIG.
It is intended to provide a vector containing an NA fragment and a recombinant microorganism having the vector.

【0010】本発明において、アルカリプルラナーゼ遺
伝子の供与体となる微生物としては、例えばアルカリバ
チルス属細菌の一種、バチルス エスピー KSM−A
P1378(FERM BP−3048)が挙げられ
る。本菌株は、発明者らが栃木県栃木市の土壌より、菌
体外に著量のα−アミラーゼ活性を有するアルカリプル
ラナーゼYを生産する菌株として分離したものであり、
微工研条寄第3048号として寄託されている。当該菌
株の分類学的新規性については、本発明者らによる特許
出願(特開平3−108482号公報)に詳述されてい
る。
In the present invention, the microorganism serving as a donor of the alkaline pullulanase gene is, for example, Bacillus sp.
P1378 (FERM BP-3048). This strain has been isolated by the inventors as a strain that produces alkaline pullulanase Y having a significant amount of α-amylase activity outside the cells from soil in Tochigi City, Tochigi Prefecture,
Deposited as Micro-Engineering Research Deposit No. 3048. The taxonomic novelty of the strain is described in detail in a patent application (JP-A-3-108482) by the present inventors.

【0011】DNA供与菌体バチルス エスピー KS
M−AP1378からの染色体DNAを得る方法として
は、Marmurの方法〔J.Mol.Biol.,
3,208(1961)〕やSaitoとMiuraの
方法〔Biochim.Biophys.Acta,7
2,619(1963)〕等が挙げられるが、その他の
類似な方法を用いることもできる。
Bacillus sp. KS
As a method for obtaining chromosomal DNA from M-AP1378, the method of Marmur [ J. Mol. Biol . ,
3,208 (1961)] and the method of Saito and Miura [ Biochim. Biophys. Acta , 7
2, 619 (1963)], and other similar methods can also be used.

【0012】調製された染色体DNAを制限酵素で切断
することによって、アルカリプルラナーゼ遺伝子を含む
DNA断片を得ることができるが、用いる制限酵素の種
類としては、アルカリプルラナーゼ生産遺伝子に切断部
位が無い制限酵素であればいかなるものでも使用可能で
ある。また、部分的にしか切断を起こさない反応条件を
用いるのであれば、すべての制限酵素が使用可能であ
る。このように、制限酵素は用いる条件に応じて種々の
ものが選択可能である。
By cutting the prepared chromosomal DNA with a restriction enzyme, a DNA fragment containing an alkaline pullulanase gene can be obtained. The type of restriction enzyme used is a restriction enzyme having no cleavage site in the alkaline pullulanase producing gene. Anything can be used. In addition, all the restriction enzymes can be used if reaction conditions that cause only partial cleavage are used. Thus, various restriction enzymes can be selected according to the conditions used.

【0013】一方、遺伝子組換えに用いる宿主・ベクタ
ー系としては、宿主菌株がアルカリプルラナーゼ遺伝子
を発現させることができ、また、ベクターが宿主菌中で
複製可能であり、組み込んだ当該遺伝子を安定に保持出
来るものであれば、いかなるものも使用することができ
る。例えば、エシェリヒア コリ(Escherich
ia coli)K−12系統株を宿主とするEK系や
バチルス スブチリス(Bacillus subti
lis)Marburg系統株を宿主とするBM系等が
挙げられる。宿主菌株の具体例として、EK系では、H
B101株、C600株、JM109株等、BM系で
は、BD170株、MI112株等が挙げられる。ベク
ターとしては、上記に加えて、染色体DNAを切断した
制限酵素によって唯一箇所で切断されるベクターを用い
れば、染色体DNA断片との結合の際に便利である。具
体的には、染色体DNAをPst Iで切断した場合、
EK系ではpBR322、pUC12、pUC18等の
ベクター、またBM系ではpUB110、pBD8等の
ベクターが挙げられる。なお、染色体DNAの切断に用
いた制限酵素による切断点を持たない他のベクターにつ
いても、結合の際にホモポリマー結合法〔Nelso
n,T.and Brutlag,D.,Method
s in Enzymol.,68,41(198
0)〕等を用いることによって、実施することができ
る。上記の染色体DNA断片と制限酵素によって切断し
たベクターDNAを結合させ、組換えプラスミドを作製
するが、結合の方法としては、DNAリガーゼを用いる
方法やホモポリマー結合法等が挙げられる。DNAリガ
ーゼの例示としては、大腸菌のDNAリガーゼ及びT4
ファージのDNAリガーゼを挙げることが出来る。
On the other hand, as a host / vector system used for gene recombination, the host strain can express the alkaline pullulanase gene, and the vector can be replicated in the host bacterium, so that the integrated gene can be stably used. Anything that can be held can be used. For example, Escherichia coli (Escherich
ia coli ) K-12 strain as host and Bacillus subtilis ( Bacillus subti).
lis ) BM strains using Marburg strains as hosts. As a specific example of the host strain, in the EK strain, H
B101 strain, C600 strain, JM109 strain and the like, and BM strains include BD170 strain, MI112 strain and the like. In addition to the above, if a vector that can be cut only at a single site by a restriction enzyme that cuts chromosomal DNA is used, it is convenient for binding to a chromosomal DNA fragment. Specifically, when chromosomal DNA is cut with Pst I,
In the case of the EK system, vectors such as pBR322, pUC12, and pUC18, and in the case of the BM system, vectors such as pUB110 and pBD8. It should be noted that other vectors having no restriction site by the restriction enzyme used for cutting chromosomal DNA were also ligated by the homopolymer binding method [Nelso].
n, T. and Brutlag, D.C. , Method
s in Enzymol. , 68, 41 (198
0)] and the like. The above chromosomal DNA fragment and the vector DNA cut with a restriction enzyme are ligated to prepare a recombinant plasmid. Examples of the ligating method include a method using DNA ligase and a homopolymer ligating method. Examples of DNA ligases include E. coli DNA ligase and T4
Examples include phage DNA ligase.

【0014】このようにして調製された組換えベクター
による宿主菌株の形質転換の方法は特に限定されない
が、例えば、EK系宿主菌株の場合、塩化カルシウム法
〔Mandel,M.and Higa,A.,J.M
ol.Biol.,53,159(1970)〕や塩化
ルビジウム法〔Bolivar,F.and Back
man,k.,Methods in Enzymo
l,68,253(1979)〕等、またBM系宿主菌
株の場合には、コンピテントセル法〔Content
e,S.and Dabnau,D.,Mol.Ge
n.Genet.,177,459(1979)〕やプ
ロトプラスト法〔Chang,S.and Cohe
n,S.N.,Mol.Gen.Genet.,16
8,111(1978)〕等を用いることができる。
[0014] The recombinant vector thus prepared
There is no particular limitation on the method of transformation of the host strain by
Is, for example, in the case of an EK host strain, the calcium chloride method
[Mandel, M .; and Higa, A .; ,J. M
ol. Biol., 53, 159 (1970)] and chloride
Rubidium method [Bolivar, F .; and Back
man, k. ,Methods in Enzymo
l,68, 253 (1979)], and BM host bacteria
In the case of strains, the competent cell method [Content
e, S. and Dabnau, D .; ,Mol. Ge
n. Genet.177, 459 (1979)]
Rotoplast method [Chang, S .; and Cohe
n, S. N. ,Mol. Gen. Genet., 16
8, 111 (1978)].

【0015】形質転換株から目的とするアルカリプルラ
ナーゼ生産性遺伝子又はアルカリプルラナーゼ生産性遺
伝子を含む供与染色体DNA断片が導入された微生物を
選択、分離する方法は特に限定されないが、ベクターが
有する抗生物質耐性等のマーカー発現を利用し第一次的
に選択し、次いで宿主のアルカリプルラナーゼ活性を指
標とする第二次的選択をする方法が好適である。具体的
には、例えばベクタープラスミドとしてEK系のpBR
322を用い、このPst I切断部位に染色体DNA
のPst I切断断片を挿入した場合には、本切断部位
を含むアンピシリン遺伝子が失活することから、遺伝子
中にPst I切断部位を持たないテトラサイクリン耐
性を指標として一次選択を行えばよい。次いで第二次選
択としては、着色プルラン〔Kanno,M.and
Tomiura,E.,Agric.Biol.Che
m.,49.1529(1985)〕を含む適当な寒天
培地にレプリカ法によって移植し、培養を行い、コロニ
ーが出現した後にコロニー周辺のプルランを分解し透明
帯を形成する菌株を目的の形質転換体として選択するこ
とができる。
The method for selecting and isolating from the transformant a microorganism into which a desired alkaline pullulanase-producing gene or a donor chromosomal DNA fragment containing an alkaline pullulanase-producing gene has been introduced is not particularly limited. Preferred is a method in which primary selection is carried out using the expression of such a marker, and then secondary selection is performed using the alkaline pullulanase activity of the host as an index. Specifically, for example, EK-based pBR is used as a vector plasmid.
322, and the chromosomal DNA was
When the Pst I cleavage fragment is inserted, the ampicillin gene containing this cleavage site is inactivated, so that primary selection may be performed using tetracycline resistance, which has no Pst I cleavage site in the gene, as an index. Then, as a secondary selection, a colored pullulan [Kano, M .; and
Tomiura, E .; , Agric. Biol. Che
m. , 49.1529 (1985)], and cultured by a replica method. After the colony appears, a strain that degrades pullulan around the colony and forms a zona pellucida is used as a target transformant. You can choose.

【0016】かくして得られた形質転換体の組換えプラ
スミドは、通常のプラスミド或いはファージDNA調製
法〔Maniatis,T.et al.,Molec
ular Cloning,(1982)〕を用いて調
製することができ、得られた組換えプラスミドの各種制
限酵素による切断パターンを電気泳動法等によって解析
することより、得られた組換えプラスミドがベクタープ
ラスミドとアルカリプルラナーゼ遺伝子を含むDNA断
片が結合したものであることを確認することができる。
本発明におけるアルカリプルラナーゼ遺伝子は、図1に
示したようにその両端がPst I切断部位である約
6.3KbのDNA断片中に含まれている。
The recombinant plasmid of the transformant thus obtained can be prepared by a conventional plasmid or phage DNA preparation method [Maniatis, T .; et al. , Molec
ultra Cloning , (1982)]. By analyzing the cleavage pattern of the obtained recombinant plasmid with various restriction enzymes by electrophoresis or the like, the obtained recombinant plasmid can be used as a vector plasmid. It can be confirmed that the DNA fragment containing the alkaline pullulanase gene has been bound.
As shown in FIG. 1, the alkaline pullulanase gene of the present invention is contained in a DNA fragment of about 6.3 Kb whose both ends are Pst I cleavage sites.

【0017】本発明のアルカリプルラナーゼ遺伝子を含
む組換えベクターの好適な例としては、組換えプラスミ
ドpBP−101(図1)が挙げられる。上記のプラス
ミドは、ベクタープラスミドpBR−322のPst
I切断部位に図1で示したアルカリプルラナーゼ遺伝子
を含む約6.3KbのDNA断片が挿入された約10.7
Kbの組換えプラスミドである。得られた染色体DNAの
Pst I断片の詳細な制限地図を図2に示す。
A preferred example of the recombinant vector containing the alkaline pullulanase gene of the present invention is a recombinant plasmid pBP-101 (FIG. 1). The above plasmid is the Pst of the vector plasmid pBR-322.
About 10.7 kb DNA fragment containing the alkaline pullulanase gene shown in FIG.
It is a recombinant plasmid of Kb. FIG. 2 shows a detailed restriction map of the obtained Pst I fragment of the chromosomal DNA.

【0018】当該組換えプラスミドにより形質転換され
た組換え微生物の例としては、エシェリヒア コリ H
B101(pBP−101)株が挙げられる。本菌株
は、エシェリヒア コリ HB101に組換えプラスミ
ドpBP−101を導入したものであり、エシェリヒア
属細菌の培養に通常用いられる培地、例えばLB培地等
で培養することによりアルカリプルラナーゼを生産する
ことができる。生産された当該酵素のプルラナーゼ活性
における至適反応pHは約9.0にあり(図3)、アルカ
リプルラナーゼであることは明らかである。
Examples of recombinant microorganisms transformed with the recombinant plasmid include Escherichia coli H
B101 (pBP-101) strain. This strain is obtained by introducing the recombinant plasmid pBP-101 into Escherichia coli HB101, and is capable of producing alkaline pullulanase by culturing in a medium usually used for culturing Escherichia bacteria, such as LB medium. The optimum reaction pH of the produced enzyme in the pullulanase activity is about 9.0 (FIG. 3), and it is clear that the enzyme is alkaline pullulanase.

【0019】[0019]

【実施例】以下に、本発明の実施例を示す。Examples of the present invention will be described below.

【0020】実施例1 アルカリプルラナーゼを生産する好アルカリ性バチルス
属細菌の一種、バチルス エスピーKSM−AP137
8(FERM BP−3048)より染色体DNAを調
製するにあたり、次に示す培地Iを用い、200ml中
で、30℃、30時間、本菌株を好気的に生育させた。
Example 1 Bacillus sp. KSM-AP137, a kind of alkalophilic Bacillus bacterium producing alkaline pullulanase
In preparing chromosomal DNA from No. 8 (FERM BP-3048), this strain was aerobically grown in 200 ml of the following medium I at 200C for 30 hours at 30 ° C.

【表1】 集菌後、SaitoとMiuraの方法〔Biochi
m.Biophys.Acta,72,619(196
3)〕に従って、精製DNAを約2mg得た。
[Table 1] After collection, the method of Saito and Miura [ Biochi
m. Biophys. Acta , 72, 619 (196
3)], about 2 mg of purified DNA was obtained.

【0021】実施例2 実施例1で得られた染色体DNA10μgとベクタープ
ラスミドpBR322(ベーリンガー マンハイム社
製)1.5μgを別々に制限酵素反応液(10mMトリス
−塩基緩衝液(pH7.5)、5mM MgCl2・7H
2O,100mM NaCl,1mM メルカプトエタノー
ル)に溶解し、これに制限酵素Pst I(ベーリンガ
ー マンハイム社製)10単位を加え、37℃で2.5
時間反応を行った。なお、プラスミドpBR322は、
更にアルカリフォスファターゼ処理により、5′−リン
酸残基を切除した。反応後、フェノール処理によって制
限酵素を除去した後、エタノール沈澱を行い得られたD
NAの沈澱及び切断したベクタープラスミドpBR32
2をリガーゼ反応液(20mM トリス−塩酸緩衝液(pH
7.5),10mM MgCl2・7H2O,10mM ジチ
オスレイトール、1mM ATP)50μ1に溶解した。
これにT4 DNAリガーゼ(ベーリンガー マンハイム
社製)2単位を加え、16℃で16時間反応を行い、染
色体DNAとベクタープラスミドの結合反応を行った。
Example 2 10 μg of the chromosomal DNA obtained in Example 1 and 1.5 μg of the vector plasmid pBR322 (manufactured by Boehringer Mannheim) were separately treated with a restriction enzyme reaction solution (10 mM Tris-base buffer (pH 7.5), 5 mM MgCl 2). 2 · 7H
2 O, 100 mM NaCl, 1 mM mercaptoethanol), add 10 units of restriction enzyme Pst I (Boehringer Mannheim), add 2.5 units at 37 ° C.
A time reaction was performed. The plasmid pBR322 is
Furthermore, 5'-phosphate residue was excised by alkaline phosphatase treatment. After the reaction, the restriction enzyme was removed by phenol treatment, and ethanol precipitation was performed.
Precipitated NA and cleaved vector plasmid pBR32
2 with a ligase reaction solution (20 mM Tris-HCl buffer (pH
7.5), 10 mM MgCl 2 .7H 2 O, 10 mM dithiothreitol, 1 mM ATP).
Two units of T 4 DNA ligase (Boehringer Mannheim) were added thereto, and the mixture was reacted at 16 ° C. for 16 hours to perform a binding reaction between the chromosomal DNA and the vector plasmid.

【0022】実施例3 実施例2で作製した組換えプラスミドによる大腸菌の形
質転換は、塩化カルシウム法〔Mandel,M.an
d Higa,A.,J.Mol.Biol.,53,
159(1970)〕に従って行った。宿主菌として
は、エシェリヒアコリ HB101株(F- hsdS
20 recA13 ara−14 proA2 la
cY1 galK2 rpsL20 xyl−5 me
tl−1supE44)を用いた。形質転換処理を行っ
た菌懸濁液をテトラサイクリン(シグマ社製)20μg
/mlを含むLB寒天培地〔1.0%トリプトン(ディフ
コ社製)、0.5%酵母エキス(ディフコ社製)、0.
5%NaCl、1.5%寒天(和光純薬社製)〕に塗抹
し37℃で16時間培養した。次に、出現した約10,
000個の形質転換体のコロニーをLB寒天培地(テト
ラサイクリン添加)にレプリカして増殖させた後、0.
2%プルラン、0.8%レッドプルラン〔Kanno,
M.and Tomiura,E.,Agric.Bi
ol.Chem.,49,1529(1985)〕、1
mg/mlのリゾチームを含む寒天を重層し、37℃にて5
時間反応させた。目的のアルカリプルラナーゼ遺伝子を
有する株は、着色プルラン簡易判定法により、本プレー
ト上で透明なハローをコロニー周辺に形成する。こうし
てアルカリプルラナーゼ生産性を有するクローン1株を
得た。
Example 3 Transformation of Escherichia coli with the recombinant plasmid prepared in Example 2 was carried out by the calcium chloride method [Mandel, M .; an
d Higa, A .; , J. et al. Mol. Biol. , 53,
159 (1970)]. As the host bacteria, Escherichia coli HB101 strain (F - hsdS
20 recA13 ara-14 proA2 la
cY1 galK2 rpsL20 xyl-5 me
tl-1supE44 ) was used. 20 μg of the transformed cell suspension was treated with tetracycline (manufactured by Sigma).
LB agar medium containing 1.0 / ml (1.0% tryptone (Difco), 0.5% yeast extract (Difco), 0.
5% NaCl, 1.5% agar (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)] and cultured at 37 ° C. for 16 hours. Next, about 10,
After replicating 000 transformant colonies on an LB agar medium (with tetracycline added) and growing them, 0.1 g of colonies were grown.
2% pullulan, 0.8% red pullulan [Kano,
M. and Tomomiura, E .; , Agric. Bi
ol. Chem. , 49, 1529 (1985)], 1
The agar containing mg / ml lysozyme was overlaid, and
Allowed to react for hours. The strain having the target alkaline pullulanase gene forms a transparent halo around the colony on this plate by the colored pullulan simple determination method. Thus, one clone having alkaline pullulanase productivity was obtained.

【0023】実施例4 実施例3で得られた形質転換株をLB液体培地(テトラ
サイクリン添加)に接種し、37℃で一夜前培養した
後、これを500mlのM9CA培地〔0.6%Na2
HPO4 , 0.3%KH2PO4,0.05%NaCl,
0.1%NH4Cl,0.2%カザミノ酸(ディフコ社
製),2mM MgSO4・7H2O,0.2%グルコー
ス,20μg/mlテトラサイクリン)に移植し、37℃
で4〜5時間振盪培養した。これにクロラムフェニコー
ル170mgを添加し、更に37℃で15時間振盪培養し
た。この培養液より遠心分離によって菌体を集め、アル
カリ溶菌法〔Birnboim, H.C.and Do
ly, J.,Nucleic Acids Res.
7,1513(1979)〕とセシウム クロライド−
エチジウムブロマイド密度勾配遠心法〔Radlof
f, R.,Bauer,W.and Vinogra
d,J.,Proc.Natl.Acad.Sci.
SA,57,1514(1967)〕を組み合わせた方
法〔Maniatis,T.et al.Molec
ular Cloning,(1982)〕に従って、
組換えプラスミドを調製した(図1)。さらに、詳細に
解析を行うために、本プラスミドに各種制限酵素を作用
させた後、アガロースゲル電気泳動法によって切断パタ
ーンの解析を行った。その結果に基づき、制限酵素地図
(図2)を作成したところ、本プラスミドは、現在まで
知られているプルラナーゼ遺伝子、例えばバチルス ス
テアロサーモフィラス耐熱性プルラナーゼ(特開平2−
23872号公報)等と異なる制限酵素地図を示す新規
なものであることが判明した。そこで、本プラスミドを
pBP−101と命名し、またこれによって、形質転換
されたエシェリヒア コリ HB101株をエシェリヒ
ア コリ HB101(pBP−101)と命名した。
Example 4 The transformed strain obtained in Example 3 was inoculated into an LB liquid medium (with tetracycline added), pre-cultured at 37 ° C. overnight, and then 500 ml of an M9CA medium [0.6% Na 2
HPO 4 , 0.3% KH 2 PO 4 , 0.05% NaCl,
The cells were transplanted into 0.1% NH 4 Cl, 0.2% casamino acid (manufactured by Difco), 2 mM MgSO 4 .7H 2 O, 0.2% glucose, 20 μg / ml tetracycline, and 37 ° C.
For 4 to 5 hours with shaking. To this was added 170 mg of chloramphenicol, followed by shaking at 37 ° C. for 15 hours. The cells were collected from this culture by centrifugation and subjected to an alkaline lysis method [Birnboim, H .; C. and Do
ly, J.L. , Nucleic Acids Res. ,
7, 1513 (1979)] and cesium chloride-
Ethidium bromide density gradient centrifugation [Radlof
f, R. , Bauer, W .; and Vinogra
d. , Proc. Natl. Acad. Sci. U
SA, 57, 1514 (1967)] [Maniatis, T .; et al. , Molec
according to U.S.A. , US Pat .
A recombinant plasmid was prepared (FIG. 1). Further, in order to carry out detailed analysis, after various restriction enzymes were allowed to act on this plasmid, the cleavage pattern was analyzed by agarose gel electrophoresis. Based on the results, a restriction enzyme map (FIG. 2) was prepared. As a result, this plasmid contained a pullulanase gene known to date, for example, Bacillus stearothermophilus thermostable pullulanase (Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 23872) and the like, showing a different restriction map. Therefore, this plasmid was named pBP-101, and the Escherichia coli HB101 strain transformed thereby was named Escherichia coli HB101 (pBP-101).

【0024】実施例5 エシェリヒア コリ HB101(pBP−101)を
LB液体培地(テトラサイクリン添加)にて培養後、集
菌した菌体をトリス−塩酸緩衝液(pH8.0)に懸濁
後、超音波破砕を行った。再度、遠心分離によって不溶
物を沈澱として取り除き、得られた上清液を無細胞抽出
液とした。対照として、HB101(pBR−322)
株についても同様に無細胞抽出液を調製し、これらのプ
ルラナーゼ活性を測定した。プルラナーゼ活性測定法
は、40mMグリシン−食塩−水酸化ナトリウム緩衝液
(pH10)とプルラン(終濃度0.25%)を溶解させ
た基質溶液0.9mlに酵素溶液0.1mlを加え、40℃
30分間反応させ、3,5−ジニトロサリチル酸(3,
5−dinitro−salicylic acid
(DNS))法にて還元糖の定量を行った。即ち、反応
液1.0mlにDNS試薬1.0mlを加え、100℃で5
分間加熱発色させ、冷却後、4.0mlの脱イオン水で希
釈し、波長535nmで比色定量した。酵素の力価は、1
分間に1μmolのグルコースに相当する還元糖を生成す
る酵素量を1単位とした。この結果、表2に示したよう
にHB101(pBP−101)株の無細胞抽出液には
アルカリプルラナーゼ活性が認められた。
Example 5 Escherichia coli HB101 (pBP-101) was cultured in an LB liquid medium (with tetracycline), and the collected cells were suspended in a Tris-HCl buffer (pH 8.0). Crushing was performed. Again, insolubles were removed as a precipitate by centrifugation, and the resulting supernatant was used as a cell-free extract. As a control, HB101 (pBR-322)
Cell-free extracts were similarly prepared for the strains, and their pullulanase activities were measured. Pullulanase activity was measured by adding 0.1 ml of the enzyme solution to 0.9 ml of a substrate solution in which 40 mM glycine-salt-sodium hydroxide buffer (pH 10) and pullulan (final concentration 0.25%) were dissolved,
The reaction was carried out for 30 minutes and 3,5-dinitrosalicylic acid (3,5
5-dinitro-salicyclic acid
(DNS)) method to quantify reducing sugars. That is, 1.0 ml of the DNS reagent was added to 1.0 ml of the reaction solution, and
After heating for 5 minutes, the mixture was cooled, diluted with 4.0 ml of deionized water, and colorimetrically determined at a wavelength of 535 nm. The enzyme titer is 1
The amount of the enzyme that produces a reducing sugar corresponding to 1 μmol of glucose per minute was defined as one unit. As a result, as shown in Table 2, alkaline pullulanase activity was observed in the cell-free extract of the HB101 (pBP-101) strain.

【0025】[0025]

【表2】 [Table 2]

【0026】実施例6 実施例5で得られた無細胞抽出液を用い、生産されたプ
ルラナーゼの至適pHを測定した。なお、酵素活性の測定
は、次に示した緩衝液(各々40mM)を用い、実施例5
と同様の方法で測定した。 pH 3.5〜 5.5 酢酸緩衝液 pH 5.5〜 8.5 トリスマレイト緩衝液 pH 8.5〜10.5 グリシン−食塩−水酸化ナトリウム緩衝液 pH10.5〜11.0 炭酸緩衝液 その結果、本酵素におけるプルラナーゼ活性はpH9.0
に最適作用pHを有するアルカリプルラナーゼであること
が明らかとなった(図3)。
Example 6 Using the cell-free extract obtained in Example 5, the optimum pH of the produced pullulanase was measured. The enzyme activity was measured using the buffers shown below (40 mM each), and
The measurement was performed in the same manner as described above. pH 3.5-5.5 acetate buffer pH 5.5-8.5 trismalate buffer pH 8.5-10.5 glycine-salt-sodium hydroxide buffer pH10.5-11.0 carbonate buffer As a result, the pullulanase activity of this enzyme was pH 9.0.
Was found to be an alkaline pullulanase having an optimum action pH (FIG. 3).

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明DNA断片を用いれば、洗浄剤の
配合成分として有用なアルカリプルラナーゼを大量かつ
安価に製造することができる。
As described above, the use of the DNA fragment of the present invention makes it possible to produce a large amount of alkali pullulanase useful as a component of a detergent at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ベクタープラスミドpBR322を用いて調製
した組換えプラスミドpBP101の構築法を示す図で
ある。図中太線で示した6.3KbのPst I断片に相
当する部分は、バチルス エスピー KSM−AP13
78株由来のアルカリプルラナーゼ遺伝子を含む部分で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing a method for constructing a recombinant plasmid pBP101 prepared using a vector plasmid pBR322. The portion corresponding to the 6.3 Kb Pst I fragment shown by the thick line in the figure is Bacillus sp. KSM-AP13.
This is a portion containing an alkaline pullulanase gene derived from 78 strains.

【図2】pBP101の制限地図を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a restriction map of pBP101.

【図3】組換えエシェリヒア コリ HB101(pB
P−101)株の生産するプルラナーゼ活性の作用pH及
び最適作用pHを示す図である。
FIG. 3. Recombinant Escherichia coli HB101 (pB
It is a figure which shows the action pH of pullulanase activity which the P-101) strain produces, and the optimal action pH.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI (C12N 9/44 C12R 1:19) (C12N 15/09 C12R 1:07) (56)参考文献 Biosci.Biotechno l.Biochem.56(1)p.62− 65(1992) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C12N 15/56 C12N 1/21 C12N 9/44 BIOSIS(DIALOG) GenBank/EMBL/DDBJ(G ENETYX) WPI/L(QUESTEL)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI (C12N 9/44 C12R 1:19) (C12N 15/09 C12R 1:07) (56) References Biosci. Biotechnol l. Biochem. 56 (1) p. 62-65 (1992) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C12N 15/56 C12N 1/21 C12N 9/44 BIOSIS (DIALOG) GenBank / EMBL / DDBJ (GENETYX) WPI / L (QUESTEL)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 バチルス エスピー(Bacillus
sp.)KSM−AP1378(FERM BP−3
048)から単離されたアルカリプルラナーゼコード領
域を含み、図2に示す制限酵素地図を有する、約6.3
Kbの塩基対からなるDNA断片。
[Claim 1] Bacillus sp. (Bacillus
sp. ) KSM-AP1378 (FERM BP-3
048), containing the alkaline pullulanase coding region isolated from 6.3) and having the restriction map shown in FIG.
A DNA fragment consisting of Kb base pairs.
【請求項2】 請求項1記載のDNA断片を含有する組
換えベクター。
2. A recombinant vector containing the DNA fragment according to claim 1.
【請求項3】 請求項2記載の組換えベクターを有する
微生物。
A microorganism having the recombinant vector according to claim 2.
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